综合训练一参考格式(13页).doc

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1、-综合训练一参考格式-第 7 页炮台山隧道支护结构设计1 隧道概况1.1 工程概况炮台山隧道位于宁波鄞州区咸祥镇茶园里村处，呈近东西走向展布，属亚热带季风气候区，具明显的海洋气候特征，温暖湿润，四季分明，雨量充沛，日照充足，无霜期长，夏秋季受台风灾害性天气影响频繁。设计为一条分离式单行直线隧道，左线为挖方段，右线为隧道。设计洞身宽10.75m，洞高5.0m，属短隧道。表1-1 炮台山道进出口里程号一览表YanBai tunnel, import and export mileage list table 1-1方向全长（m）洞门形式右线220翼墙式翼墙式1.2 自然地理情况鄞州区属亚热带季风性

2、湿润气候，因濒临东海又带有海洋性气候特征。鄞州区四季分明，34月为春季，58月为夏季，911月为秋季，122月为冬季，年均下雪7次。冬季盛行西北风，较寒冷干燥，但多晴朗天气，光温互补，宜越冬作物生长；夏季盛行东南风，雨热同步，宜水稻等作物生长，其时有台风，年均台风雨1.8次；春秋两季雨量均衡，冷热适中。鄞州区主要灾害性天气有台风、暴雨、久雨、伏旱、寒潮和霜冻等。州区地处低纬度带，最大日射角为71.7o，最小为36.5o。年平均日照时2070小时，年平均太阳能辐射量110.2千卡/平方厘米。全年无霜期238天。年平均气温16.2，历史上有纪录的极端高温为40.8度（2003年8月1日），极端低温

3、为8.8。年均降水量1538.8毫米，年均雨日174天，年均相对湿度82.4%，蒸发量894.4毫米咸祥镇属亚热带季风性气候，四季分明，气候温和，阳光充足。年平均气温16.2，年平均降水量1389.3毫米，年平均相对湿度79%，常年平均风速6米/秒，主导风向东南风和西北风，镇区背山面海，自然环境怡人。2000年以来，镇党委政府大力开展环境整治和生态绿化工作，一批绿化广场、公园相继建成，营造起了一个绿化、净化、美化的工作、生活环境。1.3 隧道区域地质概况级围岩部分主要为微风化晶屑凝灰岩：灰色、凝灰结构、块状构造，岩芯成短柱状，少量碎块状，柱长一般为1030cm，节理裂隙少量发育；矿物成分：晶屑

4、量占50%以上主要为长石、斜长石、石英、少量黑云母含，其余为玻屑呈条带状。岩质坚硬，锤击声脆，钻进困难RQD=65%,Rc=57.2Mpa,Kv=0.56，围岩较为完整成块体状结构，BQ=391.6，整体稳定性较好，但围岩受到振动可能发生掉块的现象，故此在初期支护施工时应该先打锚杆在喷混凝土。围岩局部主要为中风化晶屑凝灰岩：灰黄色、灰色、凝灰结构、块状构造，岩芯成短柱状，少量碎块状，柱长一般为520cm，局部节理清晰，裂隙较发育；矿物成分：晶屑量占50%以上主要为长石、斜长石、石英、少量黑云母含，其余为玻屑呈条带状。钻进困难RQD=35%,Rc=45Mpa,Kv=0.39，围岩较为破碎，碎、裂

5、镶嵌结构。开挖部分主要为微风化晶屑凝灰岩色、凝灰结构、块状构造，岩芯成短柱状，少量碎块状，柱长一般为1030cm，节理裂隙少量发育；其余为玻屑呈条带状。岩质坚硬，锤击声脆，钻进困难钻进困QD=55%,Rc=54Mpa,Kv=0.55，围岩较为破碎，碎、裂镶嵌结构。BQ=302.5。在断面掘进前应采取超前小导管注浆加固技术对周围围岩进行加固，同时围岩受到振动易发生掉块的现象，故此在初期支护施工时应该先打锚杆在喷混凝土，同时为提高支护结构的承载力，应采用挂网与锚喷联合支护。级围岩部分属缓坡地貌，地形坡脚在13o左右，隧道中心线与地形等高线正交，洞口处为粉质粘土混碎石：灰黄色、微湿、硬塑，混有102

6、0%的碎石颗粒粒径在20100mm，多呈棱角状。强风化晶屑凝灰岩：黄褐色、黄灰色，凝灰结构块状构造，岩芯呈碎石状，块径一般为715cm，节理发育，敲击易碎。中风化晶屑凝灰岩：灰黄色、灰色、凝灰结构、块状构造，岩芯成短柱状，少量碎块状，柱长一般为515cm，局部节理清晰，裂隙较发育；矿物成分：晶屑量占50%以上主要为长石、斜长石、石英、少量黑云母含，其余为玻屑呈条带状用那只岩质坚硬，锤击声脆，钻进困难QD=30%,Rc=40.4Mpa,Kv=0.37，洞口围岩为极易破碎，碎、裂镶嵌结构。BQ=203.7。在断面掘进前应采取大管棚浆加固技术对周围围岩进行加固，同时围岩受到振动易发生掉块的现象，故此

7、在初期支护施工时应该先打锚杆在喷混凝土，同时为提高支护结构的承载力，应采用挂网、钢拱架与锚喷联合支护，洞门应按照明洞的施工方式修筑，边坡比采用1:1.00，并修筑挡墙、翼墙等护坡结构。1.4 隧道水文地质条件级围岩部分的地下水主要为裂隙水，且水量匮乏围岩富水量极不均一，透水性差，主要以地表水渗透得到方式补给，所以在施工以及在后期应采取是单的防水措施。级围岩部分的地下水以基岩风化裂隙水为主水量且匮乏，围岩富水性极不均一，且透水性差，主要以地表水渗透得到方式补给，所以在施工以及在后期应采取是单的防水措施。级围岩部分的地下水以第四系孔隙水及基岩风化网状裂隙水为主且匮乏，补给方式为自然降雨，水量随大气

8、降水量变化围岩富水性极不均一，透水性较差。1.5 围岩分级根据公路工程地质勘察规范（JTJ064-98）及公路隧道设计规范（JTGD70-2004）中的公路隧道围岩分级方案的有关规定，综合考虑隧道底板标高以上2.5倍洞径范围内的围岩工程地质条件及岩土体物理力学性质诸要素，对隧道围岩进行工程地质分级，入口段及出口段为级围岩，洞身段为、级围岩。2 隧道断面布置2.1 设计标准及依据2.1.1 设计标准 设计等级：高速公路单向双车道； 地震设防烈度：IV度。2.1.2 计算断面资料工程地质条件及评价：级围岩部分隧道通过强、中风化晶屑玻屑凝灰岩地段，节理裂隙较发育，围岩透水性较差。、围岩部分隧道通过微

9、风化晶屑玻屑凝灰岩地段，节理裂隙少量发育，围岩透水性较差。2.1.3 设计计算内容（1）确定隧道开挖方式及隧道断面布置图；（2）围岩压力计算；（3）隧道支护设计图；（4）隧道衬砌设计图以及隧道衬砌计算；（5）隧道工程概算及图表；（6）炮眼布置与爆破图表；（7）施工场地布置图；（8）施工进度横道图；2.1.4 设计依据（1）公路工程技术标准（JTG B01-2003）；（2）公路隧道设计规范 （JTG D70-2004）；（3）公路隧道施工技术规范（JTJ04294）；（4）公路工程抗震设计规范（JTJ00489）；（5）地下工程防水技术规范（GB501082001）；（6）锚杆喷射砼支护技术规

10、范（GB50086-2001）。（7）公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2002）；2.2 断面设计本公路设计等级为高速公路单向双车道，由公路隧道设计规范（JTG D70-2004）4.4.1为：高速公路、一级公路的隧道。属短隧道。不需设紧急停车带。平面线形：左右线均处于直线段。因围岩条件较好，选隧道断面形式为直墙式。公路隧道建筑限界确定：由规范表4.4.1 公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度（单位：m）Tunnel cross section composed of the minimum structure gauge width (unit: m)公路等级设计速度（km/h）车

11、道宽度W侧向宽度L余宽C人行道R检修道J隧道建筑限界净宽左侧LL右侧LR左侧右侧设检修道设人行道不设检修道、人行道高速公路 一级公路1200.751.250.750.7511.01000.51.000.750.7510.5800.50.750.750.7510.25600.50.750.750.759.752.2.1 公路隧道建筑限界：取设计时速为VK=100km/h，则建筑限界高度H5000mm。且当VK=100km/h时，右侧检修道的宽度不宜小于1000mm，取j左=j右=750mm，检修道高度h500mm。设检修道时，不设余宽，即：C=0。取行车道宽度W=3750mm27500mm，侧向

12、宽度为LL=500mm LR=1250mm，隧道纵坡不应小于0.3，不应大于3，为达到良好的排水效果本处取2。建筑限界左顶角宽度Er =500mm，建筑限界右顶角宽度El=500mm。 具体建筑限界见图2.1所示。图2-1公路隧道建筑限界（单位：mm）Fig.2-1 Highway tunnel structure gauge（Unit：mm）故：隧道限界净宽为：10750mm；其中：行车道宽度：W=7500mm；侧向宽度为：LL=500mm，LR=1250mm；检修道宽度：j左=j右=750mm；隧道限界净高：5000mm；净高： 7300mm；净宽： 10750mm；内轮廓形式：圆弧R=5

13、509；n=77.4o（结合井巷工程知识拱高取0.4倍的净宽以优化拱的力学性能）3 隧道支护结构3.1 新奥法隧道施工3.1.1 衬砌设计规定隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、施工条件等，并应充分利用围岩的自承能力。衬砌应有足够的强度和稳定性，保证隧道长期使用安全，设计中应符合下列规定：1.衬砌断面宜采用曲边墙拱形断面；2.在级围岩条件下，围岩自稳能力差，侧压力较大，承载力弱，为保证结构整体安全，控制沉降，采用有仰拱的封闭式衬砌断面。本隧道中包括了、和级，级围岩不需要设置仰拱，和级需要设置仰拱。仰拱曲率半径根据隧道断面形状、地质条件、地下水、隧道宽度等因素来确定，路面与仰拱之间可以采用

14、混凝土或片石混凝土填充。当隧道边墙底以下为整体性较好的坚硬岩石时，可以不设仰拱；3.隧道洞口段应设加强衬砌。加强衬砌段的长度应根据隧道地形，地质和环境条件确定；4.围岩较差地段的衬砌应向围岩较好的地段延伸5-10cm；5.偏压衬砌段应向一般衬砌段延伸，延伸长度应根据偏压情况确定，一般不小于10m。6.净宽大于3.0m的横通道与主洞的交叉段应设加强衬砌，加强段衬砌应向各交叉洞延伸，主洞延伸长度不小于5.0m，横通道延伸长度不小于3.0m。3.2.2衬砌形式选择隧道衬砌结构的选择必须结合施工技术，安全作业以及使用适应性、造价综合考虑确定。本隧道衬砌结构采用复合式衬砌。目前复合式衬砌是隧道工程常采用

15、的衬砌结构。复合式衬砌的设计，目前以工程类比为主，理论验算为辅。结合施工，通过测量、监控取得数据，不断修改和完善设计。复合式衬砌是由初期支护和二次支护组成的，初期支护是限制围岩在施工期间的变形，达到围岩的暂时稳定；二次支护则是提供结构的安全储备或承受后期围岩压力。两层衬砌之间宜采用缓冲、隔离的防水夹层，其目的是，当第一层产生变形及形变压力较大时，仍给予极少量形变的可能，可降低形变压力。而当一次衬砌支护力不够时，可将少量形变压力均匀的传布到二次衬砌上，并依靠二次衬砌进一步制止继续形变，且不使一次衬砌出现裂缝时，二次衬砌也出现裂缝。由于二层衬砌之间有了隔离层，则防水效果良好，且减少二次衬砌混凝土的

16、收缩裂缝。确定开挖尺寸时，应预留必要的初期支护变形量，以保证初期支护稳定后，二次衬砌的必要厚度。 复合式衬砌的优点：1.设计、施工工艺过程与其相应的衬砌及围岩受力状态均较合理。2.质量可靠，能够达到较高的防水要求。3.便于采用锚喷、钢支撑等工艺。4.既能够充分发挥锚喷支护的优点，又能发挥二次衬砌永久支护的可靠作用3.2.3复合式衬砌工序 1.初期支护、级围岩整体稳定性较好，但围岩受到振动可能发生掉块的现象，故在初期支护施工时应该先打锚杆再喷混凝土。同时为提高级围岩支护结构的承载力，应采用挂网与锚喷联合支护。对于级围岩，围岩极易破碎，故此在初期支护施工时应该先打锚杆在喷混凝土，同时为提高支护结构

17、的承载力，应采用挂网、钢拱架与锚喷联合支护，洞门应按照明洞的施工方式修筑，边坡比采用1:1.00，并修筑挡墙、翼墙等护坡结构。2. 超前支护对于、级围岩，由于围岩不稳定，并且岩块破碎，需要在初期支护前进行超前支护，来对围岩进行加固。级围岩在断面掘进前应采取超前小导管注浆加固技术对周围围岩进行加固，级围岩在断面掘进前应采取大管棚浆加固技术对周围围岩进行加固。3.二次衬砌 二次衬砌采用现浇模筑钢筋混凝土，混凝土采用C25级，钢筋采用HRB335级。3.1.2 喷射混凝土3.1.3 锚杆3.1.4 钢筋网3.1.5 钢拱架4 对新奥法理论与应用的体会（备注：如果自己设计好了格式可以不用修改，超出了上述格式设计内容的部分请保留）